Question

【題目】常見的一種力傳感器由彈簧鋼和應變片組成，其結構示意圖如圖甲所示。彈簧鋼右端固定，在其上、下表面各貼一個相同的應變片。若在彈簧鋼的自由端施加向下的作用力F，則彈簧鋼發生彎曲，上應變片被拉伸，下應變片被壓縮。應變片采用半導體材料制成，其阻值與長度成正比。給上、下應變片提供相等且恒定不變的電流，上應變片兩端電壓為，下應變片兩端電壓為，傳感器把這兩個電壓的差值輸出，用來反映力F的大小。半導體應變片的阻值隨溫度會發生變化，其變化情況如圖乙所示。為消除氣溫變化對測量精度的影響，需分別給上、下應變片串聯一合適的電阻，進行溫度補償。串聯合適的電阻后，測量結果不再受溫度影響。

（1）力F越大，彈簧鋼的彎曲程度越_______（選填“大”或“小”），傳感器輸出的電壓U越_______（選填“大”或“小”）。

（2）外力為時，上、下應變片的電阻分別是、；外力為時，上、下應變片的電阻分別是、。若，則、、、的從大到小的排列是________。

A. B.

C. D.

（3）如果未進行溫度補償，自由端受到相同的力F作用，該傳感器下應變片兩端的電壓冬天比夏天_______（選填“大”或“小”）。

（4）進行溫度補償時，給下應變片串聯的電阻最合適的是下列選項圖中的_______。

A. B. C. D.

Answer 1

【答案】大 大 D 小 D

【解析】

（1）[1][2]力F越大，彈簧鋼的彎曲程度越大，上、下兩應變片的長度差越大，則傳感器輸出的電壓U越大。

（2）[3]外力為時，上、下應變片的電阻分別是、，此時；外力為時，上、下應變片的電阻分別是、，此時。若，則、、、從大到小的排列是，故選D。

（3）[4]施加相同的力時，冬天比夏天下應變片的電阻改變量大，所以該傳感器下應變片兩端的電壓冬天比夏天小。

（4）[5]原半導體應變片的阻值隨溫度升高而減小，所以補償電阻的阻值應隨溫度升高而增大，再結合圖乙知，故選D。